[发明专利]一种三氯蔗糖的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化工领域，具体是指一种甜味剂三氯蔗糖的制备方法。

背景技术

三氯蔗糖是一种非营养型高度甜味剂，在目前我国所有被批准的强力甜味剂中，三氯蔗糖是目前研究水平最高、性能最为优良的高度强味剂之一，甜度为蔗糖的600倍左右，甜度曲线与蔗糖最为拟合，口感纯正。除此以外，三氯蔗糖具有良好的稳定性、安全性高、不引起龋齿、在人体内不代谢等众多优点，因而在饮料、食品、医药等方面具有广泛的用途。

三氯蔗糖的结构式如下所示：

关于三氯蔗糖的合成方法国内外已经有许多专利、文献报道。美国专利US4362869、Fairclough等介绍了一种全基团保护法合成三氯蔗糖的方法(Fairclough P H，Hough L，Richardson A.C.Carbohydrate Research，1975，40(2)：258-259)，该工艺路线较长，原料使用量大，总收率不高。美国专利US4380476公开了一种直接酯化的方法，该方法单羟基选择性较差，产率低，几乎没有工业价值。美国专利US4826962报道了棉籽糖法、英国专利GB2145080A揭示了一种双酶-化学联合法合成三氯蔗糖的方法，这两种方法都涉及使用生物酶催化的过程，生物酶的来源单一和酶催化的不稳定性限制了这些工艺的进一步应用。

美国专利US7932380B2、中国专利CN102417527A等最近公开了一种直接氯化的制备三氯蔗糖的方法：向DMF的蔗糖溶液中直接滴加二氯亚砜，生成Vilsimier试剂对蔗糖进行选择性氯化，活性较高的C-6，C-4，C-1’，C-6’位的羟基被取代，四氯代产物在醋酸钠的作用下脱掉C-6位上的氯原子，经脱甲酰化处理后获得三氯蔗糖。文献报道收率达到36％。取代乙酰化步骤可能会由于选择性不好产物组分较为复杂，给分离提纯带来困难。

中国专利CN1948326公开了一种三氯蔗糖中的关键中间体——蔗糖-6-有机酸酯的方法，该方法以N，N-二甲基酰胺二甲基缩醛与蔗糖反应成环，然后水解生成蔗糖-6-有机酸酯。该方法中除了原料N，N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛较难得到外，蔗糖的转化率也较低。

美国专利US4950746、US5023329、US5089608、US5470969、US6939962等公开了一种二丁氧化锡催化高选择性生成蔗糖-6-酯的方法。蔗糖先于与二丁氧化锡生成缩醛环中间体，再与乙酸酐反应，得到高选择性的蔗糖-6-酯，再直接氯化、脱乙酰化得到三氯蔗糖。二丁氧化锡法的优点是反应原液中蔗糖单酯纯度高达95％，减少了氯化阶段碳化的发生。缺点是有机锡化合物生理毒性和环境毒害性都很大，使用受到限制。

美国专利US4889928、US5440026、英国专利GB2195632A等公开了一种原乙酸三甲酯制备蔗糖-6-单酯的工艺，该工艺建议原乙酸三甲酯与蔗糖的投料摩尔比例为1.20-1.60，以对甲苯磺酸为催化剂，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或者吡啶为溶剂，常温反应2-3小时生成蔗糖-4，6-环酯，反应完成后直接向反应液中加入8ME纯水进行水解，生成蔗糖-6-乙酸酯、蔗糖-4-乙酸酯的混合物，加入适量的叔丁胺使4-酰基向6-酰基迁移。迁移完成后高效液相色谱分析：蔗糖-6-乙酰酯84％，蔗糖-4-乙酰酯4％，蔗糖12％。反应产物浓缩成糖浆，滴加到SOCl₂和三苯基氧膦制备的氯化试剂中，得到氯化产物。氯化产物经甲醇钠脱乙酰化得到三氯蔗糖。原乙酸三甲酯法由于中间产物无需分离，实际只有三步，大大简化了工艺，反应条件温和，原料对环境无污染。缺点是原乙酸三甲酯的价格太高，原液中蔗糖-6-单酯的含量只有80％-90％左右，直接进行氯化反应会导致较多的副反应发生。

分析现有工艺不难发现，三氯蔗糖的合成中，单酯法(原乙酸三甲酯法和二丁氧化锡法)具有很大的优势：工艺简单，收率高，可操作性强。高选择性合成6-位保护的蔗糖单酯是合成三氯蔗糖的关键。二丁氧化锡法虽然单酯的纯度很高，但是二丁氧化锡的毒性和潜在的环境危害性限制了该方法的应用。在没有找到更好的可替代二丁氧化锡使用的催化剂之前，若能提高原乙酸三甲酯法中生成单酯的纯度，提高原料的利用率也具有十分重要的经济意义。

原乙酸三甲酯价格大约为蔗糖价格的30倍左右，目前所有采用原乙酸三甲酯法报道的文献中，为了提高反应后母液中蔗糖单酯的纯度，都不得不加大原乙酸三甲酯的用量，通常蔗糖与原乙酸三甲酯的摩尔比例为1∶(1.20-1.60)，尽量使蔗糖反应完全，这势必造成生产成本增加。

发明内容